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第四章电磁波的传播变化电磁场问题电磁波的激发运动电荷体系激发变化电磁场变化电磁场相互激发以波的形式运动电磁波的传播真空和介质中的传播介质界面上的传播现象导体对传播的影响§1

平面电磁波1．自由空间电磁场的波动方程自由空间真空真空电磁场波动方程介质简谐振荡电磁场色散非简谐场不成立任意变化电磁场为各种频率的简谐电磁场的叠加单一频率的简谐电磁振荡的传播单色波2．单色电磁波Helmholtz方程3．平面电磁波最基本的特解相速真空介质中与频率有关常数，等于真空光速横波，两个独立偏振方向真空4．平面电磁波的能量和能流5．平面电磁波的动量和动量流§2

电磁波的反射和折射介质界面上决定入射、反射和折射波的关系频率、波矢、振幅与相位1．反射与折射定律入射反射折射反射定律折射定律折射率2．Fresnel公式垂直线偏振平行线偏振无反射波Brewster定律反射波反相突变半波损失Brewster角3．全反射折射角为复数透入第二层介质厚度沿界面传播的波反射波与入射波振幅相同，仅相位有突变全反射例1光压电磁波对物体单位面积上的法向压力单位时间通过单位面积流入的净电磁动量法向分量平均值入射反射电磁波各向同性入射光子统计结果§3

导体及其表面的电磁波传播电波引起传导电流传导电流产生焦耳热阻尼电磁波衰减1．导体内的自由电荷分布一般金属内部电荷密度很快消失2．导体内的电磁波复电容率波矢和频率至少有一个为复数复频率无外来能量补充，电磁波随时间衰减，能量转化为焦耳热时间阻尼复波矢空间阻尼由入射能量维持稳态波复折射率良导体穿透深度Cu高频电磁波及其产生电流集中于良导体的浅表层趋肤效应理想导体极限3．理想导体边界条件理想导体成为电磁波场的边界理想导体迅速调节面电荷和面电流分布，屏蔽外来电磁波§4

波导中的微波传播电磁能的定向传输低频双线中频同轴电缆高频（微波）波导空心金属管1．矩形波导中的电磁波电波边界条件特解沿向传播的电波TEmn波横电波

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